[发明专利]用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法

说明书

本发明属于材料制备和气体环境污染治理的技术领域，具体涉及了用于VOCs净化的铁系铜基光催化材料的制备方法。实验表明所得Co_xO/Cu_xO/Cu光催化降解800 ppm的苯时，20 min能够降解至99.5%，循环30次后仍能保持98%的活性；NiO_x/Cu_xO/Cu光催化降解800 ppm的苯时，20 min内能够吸附59%的苯，加光后20 min能够降解99.2%，30次循环后，反应活性能够保持在80%以上。本发明所涉及铁系铜基复合光催化材料原料丰富、廉价、制备工艺简单，成本低，可变形性好，能满足各种应用环境，易于大规模生产，有着非常高的利用价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备和大气环境污染治理的技术领域，具体涉及了用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法。

背景技术

现如今城市化发展会逐渐成为未来社会发展的主旋律，在城市化的进程中所伴随的高度工业化造成了目前每年全球近有134万人因为空气污染相关疾病导致早逝，然而威胁人类生命的不仅仅是室外大气的污染，越来越多的室内空气污染每年也会造成大量的相关疾病的发生，而致病的一个主要元凶就是挥发性有机化合物（VOCs）。而针对室内外VOCs污染的治理，急需开发设计出高效、稳定、低成本和易操作的光催化材料。

铁系元素在地球的丰度极高，针对铁系金属积极的开发和利用是一项非常有意义的课题。铁系金属的氧化物在催化领域扮演着非常重要的角色，Fe、Co、Ni的氢氧化物、氧化物、羟基氧化物作为半导体光催化材料热度始终未减；钌铑钯等贵金属氧化物作为助催化剂的材料也不断地被开发出来。着眼于铁系金属的资源优势，本发明使用氢氧化物浸渍氧化泡沫铜的制备方法，将Fe、Co、Ni的氧化物作为催化材料以泡沫铜作为铜源开发出MO_x/Cu_xO/Cu复合光催化材料。其中CoO_x/Cu_xO/Cu复合光催化材料对VOCs的降解具有很高的催化活性和稳定性；NiO_x/Cu_xO/Cu复合光催化材料对VOCs具有很明显的吸附效果同时光催化降解活性也很高。本发明所设计开发的材料在高效稳定的吸附、光催化降解VOCs领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种用于VOCs净化的铁系铜基复合光催化材料的制备方法，该方法通过氢氧化物浸渍法在氧化泡沫铜上合成MO_x/Cu_xO/Cu(M=Fe，Co，Ni)复合光催化材料。本发明制备的光催化材料可应用于高效光催化降解室内外挥发性有机污染物的用途。具体包括以下步骤：

一种用于室内外VOCs净化的铁系MO_x/Cu_xO/Cu光催化材料的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1、氧化泡沫铜的制备：

将HCl用三倍体积的水稀释后，将市售泡沫铜放入并超声洗涤，使用二次水反复冲洗所得泡沫铜，洗净后分别使用二次水和无水乙醇重复上述洗涤过程，将所得泡沫铜烘干保存备用；将上述清洗完成后的泡沫铜置于马弗炉中，以一定的升温速率升温至一定温度后煅烧数小时后取出备用。

步骤2、M(OH)_x的制备

取一定量的M (NO)₃(M=Fe，Co，Ni)放入一定体积的二次水中制得溶液M,再使用二次水配制氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液缓慢滴到溶液M中,搅拌1小时，放入高压釜中水热反应后，分别使用水、无水乙醇离心洗涤，低温烘干，得到M (OH) _x，密封保存备用。

步骤3、M(OH)_x浸渍氧化泡沫铜